以太坊亟需的两大深度改造——二进制树 + VM 改造

以太坊所需的两大深度变革——二叉树 + 虚拟机变更

Vitalik 提出了 两项主要的执行层变革：二叉树（ EIP-7864 ）和虚拟机（VM）变更（将EVM替换为RISC-V）。这并非渐进式优化，而是许多人避而远之的深度结构性变革。Vitalik则持相反观点：这些变革是强制性的，而且越早越好。

“这两者共同点在于：它们是我们必须解决的重大瓶颈，如果想实现高效证明（树 + VM 占比超过80%）；它们对于各种客户端证明用例来说基本上是强制性的；而且它们是许多人避而远之的‘深度’变革，人们认为渐进主义更‘务实’。”——Vitalik Buterin，2026年3月

论点很简单。如果以太坊想要实现执行的ZK证明，那么最大的两个证明成本就是状态树哈希函数和虚拟机。在ZK电路中，Keccak的开销约为1000倍。在ZK电路中，EVM需要对140多条指令进行逐操作码处理。用Poseidon2替换Keccak：开销约为10倍。用RISC-V替换EVM：只需几百行代码。总而言之，超过80%的证明成本将被消除。

第一部分：二叉树

状态树的变革，由 @gballet 和许多其他人共同完成，即 EIP-7864 ：从当前基于Keccak的十六叉MPT切换到基于更高效哈希函数的二叉树。Vitalik将其称为“综合方案”（omnibus）——将十年状态树研究的所有经验教训一次性应用。

更短的证明，更便宜的客户端

二叉默克尔证明是 $32 \times \log2(n)$ 字节。十六叉证明是 $512 \times \log{16}(n)$ 字节。对于同一棵树，二叉证明的哈希次数减少4倍。这使得 Helios 、PIR和每个轻客户端的数据带宽成本降低4倍。

哈希函数：关键决策

证明开销差异是二叉树存在的原因。其中3-4倍的收益来自更短的分支。在此之上，还有哈希函数的变化：要么是BLAKE3（可能比Keccak便宜3倍），要么是Poseidon变体（便宜100倍，但需要更多的安全性研究）。

双轨战略。同时推进BLAKE3和Poseidon2。如果GKR优化研究能将BLAKE3的开销从约100倍降至约10倍，那么BLAKE3在密码学简洁性上将胜出。如果不能，Poseidon2是实现实用客户端证明的唯一途径。可插拔的哈希接口允许两条路径并行推进。

页内协同定位：每笔交易节省超过10K gas

二叉树将存储槽位分组为“页”（64-256个槽位，2-8 KB）。区块头和代码及存储的前1-4 KB位于同一页中。一旦你从某一页加载了任何值，该页中的其他所有内容都将变为“热”状态。

“今天许多dApp已经从前几个存储槽位加载了大量数据，因此这可以为它们每笔交易节省超过10k gas。”

综合方案（Omnibus）：十年的经验教训

“稍微放大来看，二叉树是一个‘综合方案’（omnibus），它使我们能够将过去十年中学到的关于如何构建优秀状态树的所有经验教训真正应用起来。”

更短的证明。高效哈希。页内协同定位。访问深度方差减小。更简单的结构（没有扩展节点，没有带值分支的边缘情况）。以及用于状态过期（state expiry）的元数据位——这是未来状态大小管理的Hook，直接构建在trie节点中。一项变革，七项益处。

第二部分：虚拟机变更

第二个深度变革是虚拟机本身。Vitalik的 提案 ：用RISC-V替换EVM。并非因为EVM已损坏，而是因为每次人们避免使用它时，协议都会变得更丑陋。

“随着时间推移，协议变得越来越丑陋，特殊情况越来越多，原因之一是人们对‘使用EVM’有一种潜在的恐惧。如果一个钱包功能、隐私协议或其他任何事情可以在不引入这个‘巨大可怕的EVM’的情况下完成，就会明显松一口气。在我看来，这非常令人遗憾。以太坊的全部意义在于其通用性。”

改进型虚拟机的要求有四点：

三阶段路线图

迁移是分阶段进行的。每个阶段都完全向后兼容。EVM用户除了gas成本变化外不会看到任何不同，Vitalik指出这些变化“将被未来几年的扩容工作所掩盖”。

向量化数学预编译：EVM的GPU

除了虚拟机迁移，Vitalik 提议 引入一个向量化数学预编译：同时对数字列表执行32位或64位操作。

“想象一下‘EVM的GPU’。原则上，这可以将许多哈希运算、STARK验证、FHE、基于格的量子抗性签名等速度提高8-64倍。”

为何两项变革并行

二叉树和虚拟机变革相辅相成。两者缺一不可。状态树和虚拟机共同占证明成本的80%以上。解决其中一个，另一个就会成为主要的瓶颈。

长期状态路线图

Vitalik将这些变革与 长期状态路线图 联系起来：一旦二叉树和虚拟机变革完成，新的状态形式就可能实现。二叉树是后续一切的基础层。

我们如何实现它

我们已在 ETH2030 参考客户端中实现了这两项变革。二叉树工作涵盖哈希抽象（4种哈希函数）、StateDB集成、状态过期元数据以及增量迁移。虚拟机工作涵盖RISC-V预编译覆盖率达80%、向量化数学预编译、用户可部署的RISC-V合约、gnark Groth16证明后端以及EVM-in-RISC-V兼容性。

这意味着什么

这些变革令人担忧，因为它们是深度性的。状态树和执行引擎是协议最基础的两个层面。渐进主义者的本能是增加更多的预编译、更多的特殊情况、更多的复杂性。Vitalik认为，这使得协议随着每一次分叉变得更丑陋，证明问题也变得更困难。

“如果以太坊只停留在EVM + GPU，当然也还不错。但一个更好的虚拟机可以使以太坊变得更加优美和伟大。”

二叉树是综合方案（omnibus）：更短的证明、高效哈希、页内协同定位、状态过期Hook、简洁性。虚拟机变革遵循三阶段路径，在保持完全向后兼容的同时，将EVM作为特殊代码移除。总而言之，超过80%的证明开销将被消除。客户端证明、递归证明组合以及gigagas的未来变得切实可行。

• 原文链接： x.com/yq_acc/status/2029...
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